Virología para niños
La virología es la ciencia que estudia los virus y otros seres muy pequeños que tienen material genético, como los viroides y los virus satélites. También incluye el estudio de los priones, que son proteínas que no se doblan correctamente y pueden causar problemas.
Esta parte de la biología se enfoca en:
- La forma y clasificación de los virus.
- Cómo evolucionan.
- Cómo infectan a las células y las usan para reproducirse.
- Cómo interactúan con el cuerpo que infectan y cómo el cuerpo se defiende (su inmunología).
- Las enfermedades que causan.
- Las formas de encontrarlos y cultivarlos en el laboratorio.
- El uso de virus en la terapia génica y en la investigación.
La virología es una rama de la microbiología y la medicina.
Su investigación incluye:
- Cómo se multiplican los virus (su replicación).
- Los virus que causan enfermedades.
- Las vacunas contra virus.
- Los métodos para detectar virus.
- Los tratamientos para combatir virus.
- Cómo controlar una infección viral.
- Las señales que muestran la presencia de un virus en el cuerpo.
- El origen de los elementos virales que se encuentran en nuestro propio ADN.
Contenido
Historia de la virología: ¿Cómo descubrimos los virus?
La palabra virus apareció en 1599 y significaba "veneno".
Hace mucho tiempo, en China, se usaba una forma temprana de vacunación contra la viruela. Consistía en aplicar material de personas enfermas a personas sanas para protegerlas. En 1717, Mary Wortley Montagu vio esta práctica en Estambul e intentó traerla a Gran Bretaña, pero no tuvo éxito.
En 1796, Edward Jenner desarrolló un método más seguro usando material de la viruela bovina (de las vacas). Con esto, logró proteger al primer paciente, y su método se hizo muy popular. Más tarde, se crearon otras vacunas, como la de la rabia por Louis Pasteur en 1885. Sin embargo, en ese tiempo, nadie sabía exactamente qué eran los virus.
En 1892, Dmitri Ivanovski demostró que una enfermedad en las plantas de tabaco era causada por algo "invisible" y muy contagioso. Este agente podía pasar por un filtro que las bacterias no podían. En 1898, Martinus Beijerinck repitió el experimento y descubrió que este agente podía multiplicarse en las plantas. Lo llamó "fluido vivo contagioso".
En 1903, se sugirió que los virus podrían causar cáncer. En 1911, Peyton Rous demostró que un virus podía transmitir un tipo de tumor en aves. Este virus se llamó virus del sarcoma de Rous y fue el primero de muchos virus que se descubrieron que podían causar cáncer.
En 1911, Frederick Twort y en 1917, Félix d'Herelle descubrieron virus que infectan bacterias, llamados bacteriófagos. Como las bacterias se pueden cultivar fácilmente en el laboratorio, esto ayudó mucho al estudio de los virus.
La causa de la gran pandemia de gripe de 1918 se descubrió a finales de ese año. Científicos franceses demostraron que un virus podía transmitir la enfermedad a humanos y animales.
En 1931, se demostró que el virus de la gripe podía crecer en huevos de ave, un método que todavía se usa para hacer algunas vacunas. En 1937, Max Theiler cultivó el virus de la fiebre amarilla en huevos y creó una vacuna que ha salvado millones de vidas.
En 1949, John F. Enders, Thomas Weller y Frederick Robbins lograron multiplicar el poliovirus en células humanas en el laboratorio. Esto fue un gran avance, ya que antes se necesitaban animales vivos. Este trabajo permitió a Jonas Salk crear la vacuna contra la polio, que fue muy efectiva en 1955.
El primer virus que se estudió en detalle fue el virus del mosaico del tabaco (TMV). En 1935, Wendell Stanley lo cristalizó y demostró que seguía activo. En 1955, Rosalind Franklin propuso su estructura completa.
En 1963, Baruch Blumberg descubrió el virus de la Hepatitis B y desarrolló una vacuna.
En 1965, Howard Temin describió los retrovirus, que son virus que convierten su ARN en ADN para insertarse en el ADN de la célula que infectan. La enzima que hace esto, la transcriptasa inversa, fue descubierta en 1970.
En 1976, se registró la primera epidemia de Ébola, una enfermedad causada por un virus muy peligroso.
En 1979, una campaña mundial de la Organización Mundial de la Salud logró erradicar por completo la viruela.
En 1982, Stanley Prusiner descubrió los priones, que causan enfermedades como la "enfermedad de las vacas locas".
Los primeros casos de una enfermedad llamada sida se reportaron en 1981. El VIH, el retrovirus que la causa, fue identificado en 1983 por Luc Montagnier, Françoise Barré-Sinoussi y Robert Gallo. Desde entonces, se han desarrollado pruebas para detectarlo y medicamentos que han ayudado a muchas personas.
El virus de la hepatitis C se identificó en 1987, lo que permitió crear pruebas para reducir su transmisión.
A principios de los años 80, se empezaron a usar virus modificados para la terapia génica, que busca tratar enfermedades genéticas insertando genes en las células. En algunos estudios iniciales, hubo desafíos y se aprendió mucho para hacer estos tratamientos más seguros.
En 2002, se logró crear un poliovirus completamente en el laboratorio, siendo el primer organismo generado de esta forma.
En 2003, se descubrió el mimivirus, un virus gigante que algunos consideran un punto intermedio entre las bacterias más pequeñas y los virus comunes.
En 2005, se reconstruyó la cepa del virus de la gripe que causó la pandemia de 1918.
En 1985, Harald zur Hausen demostró que dos tipos de virus del papiloma humano (HPV) podían causar ciertos tipos de cáncer.
En 2008, se descubrió el Virófago Sputnik, un virus que usa la maquinaria de otro virus para reproducirse y puede incluso detener la reproducción de ese otro virus.
En 2015, se demostró que ciertas proteínas de virus antiguos que se incorporaron a nuestro ADN hace mucho tiempo, llamados retrovirus endógenos (ERV), son importantes en el desarrollo de los embriones humanos y los protegen de otras infecciones.
Cultivo de virus en el laboratorio
En 1954, Thomas Huckle recibió un Premio Nobel por su descubrimiento en 1949: la capacidad de cultivar el virus de la poliomielitis en células en el laboratorio. Esto fue un avance enorme, ya que permitió producir el virus en grandes cantidades para desarrollar la vacuna contra la polio. También facilitó el aislamiento de muchos otros virus y la creación de vacunas para enfermedades como el sarampión, la rubéola y las paperas. Thomas Weller fue uno de los primeros en aislar virus como el de la varicela-zóster y el citomegalovirus.
Infecciones virales y cómo se defiende el cuerpo
Una razón importante para estudiar los virus es que causan muchas enfermedades contagiosas. Algunas de ellas son el resfriado común, la gripe, la rabia, el sarampión, diferentes tipos de diarrea, hepatitis, dengue, fiebre amarilla, polio y viruela.
Algunas partículas aún más pequeñas que los virus también causan enfermedades. Por ejemplo, un prion causa enfermedades que afectan el cerebro, como la "enfermedad de la vaca loca".
El estudio de cómo los virus causan enfermedades se llama patogénesis viral. La capacidad de un virus para causar una enfermedad se llama su virulencia.
Cuando el sistema inmunitario de un animal con columna vertebral (como los humanos) encuentra un virus, puede producir anticuerpos. Estos anticuerpos se pegan al virus y lo neutralizan o lo marcan para que sea destruido. La presencia de anticuerpos en la sangre se usa a menudo para saber si una persona ha estado expuesta a un virus, con pruebas como el test ELISA. Las vacunas protegen contra enfermedades virales al estimular la producción de anticuerpos.
Otra defensa importante es la inmunidad celular, que involucra a los linfocitos T. Cuando un linfocito T reconoce una proteína viral en la superficie de una célula, esa célula infectada es destruida. Este mecanismo también se activa con algunas vacunas.
La interferencia por ARN es un mecanismo celular en plantas y animales que podría haber evolucionado para defenderse de ciertos virus. Consiste en enzimas que detectan y eliminan el ARN viral, impidiendo que el virus se reproduzca.
Es curioso que los virus que causan enfermedades mortales no se beneficien de la muerte de su huésped. Se cree que la mayoría de los virus son inofensivos en sus huéspedes naturales. La letalidad de una enfermedad viral podría ser el resultado de un "salto" accidental del virus de una especie a otra que no está adaptada a él. Por ejemplo, se cree que el virus de la gripe humana se originó en cerdos y aves. De manera similar, el VIH se cree que proviene de una forma inofensiva en primates no humanos.
Aunque las vacunas han prevenido muchas enfermedades virales, el desarrollo de medicamentos para tratar las enfermedades virales es más reciente. El primer medicamento de este tipo fue el interferón, una sustancia que el cuerpo produce naturalmente para combatir infecciones y estimular el sistema inmunitario.
Biología molecular y uso de virus en terapias
Algunos bacteriófagos pueden transportar material genético de una bacteria a otra, en un proceso llamado transducción. Esta transferencia de genes ha sido muy útil en la biología molecular. Gracias a los bacteriófagos, se han hecho descubrimientos importantes sobre el código genético y se han desarrollado herramientas para la ingeniería genética.
Cultivar virus que infectan organismos complejos en el laboratorio es más difícil. Al principio se usaban huevos de ave fertilizados. Hoy en día, los cultivos celulares son la herramienta principal para estudiar virus en el laboratorio.
Algunos virus que infectan organismos complejos necesitan introducir su material genético en el núcleo de las células que infectan para reproducirse. Esta característica se ha aprovechado para usarlos como "vehículos" que introducen genes de interés en células específicas, un proceso llamado transformación celular. Los retrovirus modificados, que no causan enfermedades, se usan a menudo para esto.
El uso de virus como vehículos para genes es el objetivo de la terapia génica, que busca combatir enfermedades genéticas. Sin embargo, un desafío es que el sistema inmunitario del paciente puede atacar a estos virus "vehículo".
Otra terapia en estudio es el uso de bacteriófagos para combatir enfermedades bacterianas, como una alternativa a los antibióticos.
Los virus con actividad oncolítica son virus que infectan preferentemente las células cancerosas. La investigación sobre su uso como terapia contra el cáncer aún está en desarrollo.
Clasificación de los virus por los efectos en el cuerpo
Virus que causan infecciones respiratorias
Las enfermedades virales respiratorias están relacionadas con cómo el cuerpo responde a la infección, incluyendo la respuesta inmune. Los rinovirus y coronavirus suelen afectar la parte superior de las vías respiratorias (nariz y garganta), mientras que los virus de la gripe, parainfluenza, VSR y adenovirus suelen infectar las vías respiratorias inferiores (pulmones).
Gripe
La gripe es una enfermedad infecciosa que afecta a mamíferos, incluyendo a los humanos. Es causada por un tipo de virus ARN de la familia Orthomyxoviridae. En los humanos, afecta las vías respiratorias. Al principio, puede parecer un resfriado, pero suele ser más grave, con dolor de garganta, debilidad, dolores musculares y de cabeza, tos seca, malestar general y fiebre. En casos graves, puede llevar a una neumonía, que puede ser peligrosa, especialmente para niños pequeños y adultos mayores. A veces, en niños, puede causar náuseas y vómitos, lo que se conoce como "gripe estomacal".
El virus de la gripe tiene varios tipos: A, B y C. Solo estos tres causan la gripe. Los virus se nombran según su tipo, lugar de origen, número de cepa, año de aislamiento y subtipo.
Paperas
Las paperas son una enfermedad viral común en la infancia que causa inflamación de las glándulas parótidas (cerca de las orejas), aunque puede afectar otras glándulas. Antes de la vacuna, era muy común en niños. Desde que se introdujo la vacuna, los casos han disminuido mucho. Se transmite por gotitas de saliva en el aire de una persona infectada. La vacunación ha sido clave para controlar esta enfermedad.
Sarampión
El virus del sarampión se transmite por contacto directo o por gotitas de una persona enferma. El virus entra por la nariz o la boca y se reproduce en el cuerpo, causando una infección que se extiende. Después de unos días, aparece una erupción en la piel y otros síntomas como tos y bronquitis aguda.
El virus puede debilitar temporalmente el sistema inmunitario, lo que hace que la persona sea más propensa a otras infecciones. El cuerpo se defiende principalmente con linfocitos T y células asesinas naturales. Las personas con un sistema inmunitario débil tienen un mayor riesgo de sarampión grave. Con la aparición de la erupción, el cuerpo empieza a producir anticuerpos para combatir el virus.
Bronquitis
La bronquitis es una inflamación de las vías respiratorias bajas, específicamente los bronquios (tubos que llevan aire a los pulmones). Suele ocurrir después de una infección respiratoria, que empieza en la nariz y la garganta y luego se extiende a los pulmones. A veces, además del virus, las bacterias también pueden infectar las vías respiratorias.
Las personas con mayor riesgo de bronquitis aguda son los ancianos, bebés, niños pequeños, personas con problemas de corazón o pulmones, y fumadores.
La bronquitis crónica es una condición de larga duración con tos que produce mucha mucosidad. Se diagnostica si la tos con mucosidad dura la mayoría de los días del mes por al menos 3 meses.
Los síntomas incluyen:
- Tos con mucosidad, a veces con un color verde amarillento.
- Inflamación de los bronquios.
- Hinchazón de las paredes de los bronquios.
- Obstrucción de los alvéolos (pequeños sacos de aire en los pulmones).
- Silbidos al respirar.
- Cansancio.
- Sonidos de burbujeo al escuchar el pecho con un estetoscopio.
- Dificultad para respirar.
- Ronquera.
- Malestar general.
En la bronquitis crónica, también pueden aparecer:
- Hinchazón de tobillos, pies y piernas.
- Labios azulados por bajos niveles de oxígeno en la sangre.
- Mayor facilidad para contraer infecciones respiratorias como resfriados y gripe.
Rinosinusitis
La rinosinusitis viral (inflamación de la nariz y los senos paranasales) suele durar de 7 a 10 días. La sinusitis bacteriana es más persistente. Un pequeño porcentaje de sinusitis virales pueden convertirse en bacterianas.
Si la infección es bacteriana, las bacterias más comunes son Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae y Moraxella catarrhalis. Las infecciones por hongos también pueden causar sinusitis, especialmente en personas con diabetes o sistemas inmunitarios debilitados.
La irritación por sustancias químicas, como el humo de cigarrillos, también puede causar sinusitis. A veces, una infección dental puede ser la causa.
Las causas de la rinosinusitis crónica (de larga duración) no se conocen del todo. Pueden incluir alergias, factores ambientales como el polvo o la contaminación, infecciones bacterianas u hongos. Las vías nasales anormalmente estrechas también pueden dificultar el drenaje de los senos paranasales.
Laringotraqueobronquitis
El Crup (o laringotraqueobronquitis) es una enfermedad respiratoria que suele ser causada por una infección viral aguda en las vías respiratorias superiores. La infección inflama la garganta, lo que dificulta la respiración y causa una tos "perruna", un sonido agudo al respirar (estridor) y disfonía (voz ronca). Los síntomas pueden ser leves, moderados o graves, y a menudo empeoran por la noche. Se trata con una dosis única de esteroides orales, y en casos más graves, a veces se usa epinefrina. Rara vez requiere hospitalización.
El crup se diagnostica observando los síntomas y descartando otras causas más graves. No suelen ser necesarios análisis de sangre o radiografías. Es una condición común que afecta a alrededor del 15% de los niños, principalmente entre los 6 meses y los 5-6 años. Casi nunca se presenta en adolescentes y adultos. En el pasado, el crup era causado principalmente por la difteria, pero gracias a la vacunación y a las mejoras en la higiene, esta causa es ahora muy rara.
Enfermedades gastroentéricas causadas por virus
Las gastroenteritis infecciosas agudas son la causa más común de enfermedad y muerte en niños menores de cinco años en muchos países. Son causadas principalmente por virus como el rotavirus, Norwalk, calicivirus, adenovirus y astrovirus.
Enfermedades con erupciones en la piel causadas por virus
Las enfermedades con erupciones en la piel son más comunes en la infancia y suelen ser causadas por una infección que afecta todo el cuerpo, a menudo con fiebre. El mismo proceso que causa la erupción en la piel puede afectar otras partes del cuerpo como los pulmones, el hígado y el bazo. Las paperas no son una enfermedad con erupción en la piel, pero su virus pertenece a la misma familia que el virus del sarampión.
Otras aplicaciones de la virología
Los virus modificados con ingeniería genética tienen otras aplicaciones modernas en campos como la nanotecnología y la ciencia de materiales. También se han utilizado en la neurociencia para estudiar el cerebro.
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Véase también
En inglés: Virology Facts for Kids